为什么只有吸铁的磁铁，没有磁铜或磁铝呢？

2024-10-24 21:14:32 浏览：1

为什么只有吸铁的磁铁，没有磁铜或磁铝呢？

网友解答：

先打破一下题主的想象力，磁铜和磁铝有何难求？凡是能导电的金属，插上电源，让其导电，就可以拥有磁性，能使得指南针发生偏转！难道同学们忘了，我们踩在脚下的地球，本身也具有地磁性，可它明显不是一个纯铁球吧。

电磁同源

好了，回到问题的解决上来，其实问题很简单，我们只要解决——磁场从哪里来？就能明白，日常生活中，我们通常使用的为什么是磁铁，而不是什么磁铜和磁铝了。

物理学史上，一牛二爱三麦的大名你不能不知道，而把电和磁一举拿下，梳理得妥妥帖帖的人，正是麦克斯韦。麦克斯韦的伟大，就是告诉了我们，其实

电和磁在本质上是一回事

。

开头我已经说过了，想要有磁性，没有什么不是让导体通电不能解决的，如果不行，请加大电流，就在于此。

永磁体的奥秘

题主这时候，一定会抗议了，我指的是不通电的情况，谁有事没事给自己电疗？杨永信老师附体了也不玩这个！

好吧，我明白你的意思了，电线可以收起来，让我们进入微观粒子的世界！

二十世纪二十年代，科学家们其实已经知道电子和质子的存在了。一个原子大体上是一群带正电荷的质子，质子周围有一群带负电的电子绕其旋转。而根据观测，质子的微磁性比电子的微磁性，要弱近千倍！所以，原子核对于整个原子的磁性来说，几乎没有影响。要理清头绪，我们要把目光聚焦到电子身上。

量子力学告诉我们，只有

具备半满的外层电子层结构的元素，它们形成的原子才具有磁性

，从元素周期表中，我们知道，镍、钴、铁、锰、铬等等符合这个设定。

但真实情况并非如此简单，单个原子的磁性，不代表由该种原子组成的物质也有磁性，例如，铬就是最反磁性的物质。

想要获得稳定的磁性，

除了半满外层电子层结构出身之外，还得具备磁场同方向排成一列的晶体结构

！

所以，经过层层筛选，具备天然磁性的幸运儿，在自然界中真不多，只有镍、钴、铁等聊聊几种而已。

结语

至于，题主会不会再想了解一下，电子为何带电荷以及自身微磁属性的来源呢？

很遗憾，这次是真没答案了。量子力学到这个层面，就瞎了。

人类啊，还差得远呢。

我是猫先生，欢迎关注，感谢阅读。

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网友解答：

在日常生活中，我们听过磁铁，却没有听过磁铜、磁铝。玩过磁铁的可能都知道，磁铁具有磁性，两块磁铁之间可以相互吸引，且能够将不具备磁性的铁磁化，被磁化后的铁也带有磁性。磁铁能够磁化铁，却不能磁化铜和铝，这是为什么呢？为什么只有磁铁等少数物质具有天然磁性呢？

为了弄明白这个问题，我们先来了解一下，与磁相关的知识。

电磁同源：人类对电磁现象的认识历程

早在几千年前，人类就发现了天然磁铁，并对磁铁的磁性有了一定认识，发现能够利用磁铁指示方向，我国古人还制成了世界上第一个指南仪——司南。几千年前的古埃及人就知道尼罗河中有一种会放电的鱼。在此之后，人类还发现摩擦会产生静电，古希腊学者泰勒斯、亚里士多德还对此进行了研究。

人类虽然很早就发现了与电、磁相关的现象，并对它们有了一定的认识，但并不知道它们之间存在联系。

时间来到了18世纪，1752年美国物理学家本杰明·富兰克林通过风筝实验统一了天电与地电，还顺便发明了避雷针，并提出了电荷守恒定律。可惜的是，1753年俄国电学家利赫曼为了重复这个实验，不幸被雷劈死。

1820年，奥斯特意外发现电流能够偏转指南针的方向，这表明电流具有磁效应；1831年，法拉第与亨利发现变化的磁场能够使导线中产生感应电流，电磁感应现象的发现将电和磁统一了起来。麦克斯韦站在巨人的肩上，对电磁学加以整理，提出了麦克斯韦方程组，并预言了电磁波的存在，揭示了光也是电磁波。此后，赫兹通过实验证明了电磁波的存在。

上图麦克斯韦

磁和电是同源的，电和磁往往是同时存在的。不过电和磁并不完全对称，电荷存在两种——正电荷和负电荷，却并没有发现磁单极子。

发电机和电动机的发明使人类进入了电力时代，为信息时代的到来铺平了道路。人类虽然认识到电和磁在本质上是一样的，但要想深刻理解电磁现象背后的运作机理，传统的经典力学显然不够用了。

磁是如何产生的？

因为物质都是由原子构成的，要想对磁性的本质做一个深入的了解，就必须要从物质的微观结构说起。既然进入了微观世界，那么就必然要涉及到量子力学。

1897年，汤姆逊在研究阴极射线的时候发现了电子，正式揭开了电磁本质的研究。原子核中的质子带正电，核外电子带负电，同性相斥，异性相吸，电子就是因此才与原子核结合在一起的。因为它们的数量是对称的，于是整个原子保持电中性。当原子失去或者得到电子之后，就会转变为带电的原子，称之为离子。

质子和电子都带有一个单位的基本电荷（元电荷）。粒子只要带有电荷，周围就会存在电场。库仑发现，两个带电粒子之间的作用力与距离的平方成反比关系，这就是关于静电力的库仑定律，与万有引力定律很相似。

磁铁周围存在磁场，那么电场是如何变为磁场的呢？一切都源于物体内部的微观粒子运动。

其实，像电子、质子这样的微观粒子都存在一种叫做自旋的内禀性质（类似于自转），自旋是由粒子的内禀角动量引起的。带电粒子因自旋而产生磁场。此外，电子还在绕着原子核运动，同样也会产生磁场。类似的，比如地球内部拥有铁质核心，由于地球在自转，于是地球便拥有了磁场。

为了描述磁性，我们引入了磁矩的概念，磁矩大家可以简单理解为带有磁性的基本单元。电子的磁矩分为自旋磁矩与轨道磁矩。原子核内部的质子和中子可以看作一个整体，因此原子核也被认为拥有自旋，那么原子核就存在自旋磁矩。由于原子核的运动速度较慢，因此原子核的磁矩不到电子磁矩的千分之一，可以忽略。那么决定原子磁矩的便是核外电子。当原子构成物质时，核外电子的运动轨道会受到限制，使其不能构成一个整体，对外便不显示磁性。可见，最终决定原子磁矩的还是电子的自旋磁矩。

这里有必要提一下，质子和质子都是由三个带有分子电荷的夸克构成的，一般而言中子不带电，不过中子也存在非常微弱的磁矩。实际上，中子和质子可以相互转换。

既然原子的磁性与电子有关，那么一个原子是否对外显示磁性，就由它的原子结构来决定了，具体的有点复杂，就不多说了。研究显示，只有特定结构的原子才对外显示磁性。而且当这些磁性原子构成物质时，磁矩并不是按照一定方向规规矩矩排列的，而是犬牙交错，最终在磁矩的相互叠加下，磁性便抵消掉了。经过层层筛选，自然界中就只有铁、钴、镍等金属具有天然磁性了。

为什么磁铁具有磁性？

众所周知，自然界中绝大多数物质都是没有磁性的，并且也很难被磁化，只有少数金属和金属化合物可以被磁化。磁铁具有天然的磁性，可当铜、铝等金属通电后又会产生磁性，这是为什么呢？

这里介绍一下磁铁，广义上的磁铁分为永磁和软磁，天然磁铁就属于永磁，常温下磁性并不会消失；而电磁铁则属于软磁，去掉电流后磁性就会慢慢消失。注意，磁铁并不一定就含有铁，还可能是其它成分。通常我们所说的磁铁是指永磁。

如图所示，一个简单的电磁铁。

前面已经说过了，既然是磁铁，就必然存在磁性原子。其实磁铁中还可以分成许多微小的带有磁矩的区域，这被称之为磁畴。磁铁中的磁畴沿一个方向分布，于是整个磁铁便对外显示磁性。通常物体内的磁畴分布是随意的，磁场互相抵消，只有在外加磁场的作用下方向趋于一致，才会对外显示磁性，这一过程便是磁化。

铜和铝为什么没有磁性？

那是因为铜属于抗磁性物质，铜原子的磁矩为0，即使外加强磁场，也很难将其磁化。不过当铜通上电流后，铜内部的自由电子在外加电场的作用下定向移动，于是便形成了磁场，铝通电后产生磁场也是这个原因。铝与铜又略有不同，铝属于顺磁性物质，在外加磁场下显示微弱的磁性，不过一般也认为它没有磁性、不能被磁化。

不管是顺磁还是抗磁，它们的磁化率都很低，通常都认为是不可磁化的，因此便没有磁铜、磁铝一说。而像铁钴镍这一类的铁磁性物质，由于其内部具有磁畴，施加一定强度的磁场，便会被永久磁化。不过铁磁性物质也只有在一定温度范围才存在磁性，当你把磁铁加热到一定温度时，原子的热运动变得剧烈，磁铁的磁性便会消失。

上图为不同材质内的磁矩分布示意图

结语

综上所述，从微观角度来看，所有物质内部都存在磁场，只是受物质的结构影响，大多数物质的内部磁场被抵消，宏观上对外不显磁性，或者磁性非常弱。

希望通过上面的介绍，大家能够明白：为什么铁等少数物质能够拥有磁性，而铜、铝等物质却没有磁性。关于磁性的内容很复杂，我这里只是简单科普一下，有需要的请看专业书籍。

热爱科学的朋友，欢迎关注我。

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网友解答：

为什么只有吸铁的磁铁，没有磁铜或磁铝呢？

磁铁是大家日常生活中比较常见的物品之一了，估计有很多朋友都有过这样的疑问，那就是为何只有能吸住铁的磁铁，而没有可以吸住金、银、铜、铝的磁金、磁银、磁铜和磁铝呢？要想解决这个疑问，我们需要对磁性产生的原理作一下简要的探讨。

磁性产生的原理

按照磁性物体产生磁场的条件不同，可以将其划分为两大类，一个是永磁性物体，另一个是电磁性物体。我们平常所看到的黑黑的磁铁，就属于永久性磁铁；而金属线圈在通上电之后，也会表现出一定的磁性，电流消失后磁场随之消失，则这种物体为电磁性，也叫软磁。

无论是永磁性物质还是电磁性物体，根据麦克斯韦方程，磁场的产生，都归结于电流，即电场的运动。这一点对于电磁性物体来说很好理解，电荷在导体中的流动产生了电流，从而形成了电磁场。而对于没有通电的永久性磁铁来说，磁场的产生实质上也离不开电场，这个电场是由磁铁组成物质中的原子，其中的核外电子围绕原子核高速运动时所呈现的规律性排列所致。

不可否认的是，世界上所有的物质，都具有磁性，只是磁性的表达方式不一样而已，总体上看可以分为三大类，一种是顺磁性物质，即物体在外加磁场的作用下，可以产生与外磁场相同的附加磁场环境，大部分物质都有这个性质，比如过渡金属、稀土元素及其化合物、有机物自由基、氧气等。第二是抗磁场物质，即物体在外加磁场作用下，产生与外磁场相反的附加磁场，比如铜等很多金属和惰性气体就有这样的性质。第三种是铁磁性物质，在外加磁场作用下，与顺磁性物质一样也产生与外磁场相同的附加磁场，不过这个附加磁场的强度要大得多，比如铁、钴、镍等少数金属。

对于铁磁性物质来说，每一块磁体都由许多小的“分隔区域”所组成，这些小的区域被称为磁畴。在没有外加磁场时，每个磁畴中的原子都呈现有规律的排列，但是各个磁畴中的原子存在相互作用，也就是说磁力相互抵消了，整体上并不表现出磁性。但如果在外界磁场的作用下（充磁过程），这些磁畴中的原子的排列方向更加矢量化，都会沿着充磁的方向排列，使得每个磁畴的磁矩方向都与外磁场的方向相同，磁体整体上的总磁矩就不零了，对外就表现出磁性来。

磁力传播所依托的介质

截至目前，整个宇宙中物质和物质间存在的相互作用力，科学家们已经将它们归纳为4种基本形式，即引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。其中电磁力和引力是普遍存在于宏观、中观和微观世界，不过空间尺度越大，引力在相互作用时所表现出来的效果就越明显。而强相互作用力和弱相互作用力，主要反映的是微观原子层面的力作用方式。

无论是哪一种力，科学家们判定，它们的“传播”过程都必须依赖相应的、特殊的“空间场”，这种“空间场”需要特定的微观粒子，通过它们的定向移动来承担传递力场作用。根据粒子物理标准模型，截至目前，科学家们对电磁力、强相互作用力、弱相互作用力相对应的基本粒子已经被发现，其中电磁力对应的是光子、强相互作用力对应的是胶子、弱相互作用力对应的是W和Z玻色子。而引力目前科学家们还没有发现明确的传播介质，目前普遍以假设的“引力子”来阐释。

既然磁力属于电磁力的范畴，因此磁场的产生，就需要电磁场作为媒介环境，那也就意味着承载着电磁力传播的基本粒子－光子，也是磁力得以传输的重要媒介。之所以我们看不到磁场中的光线，是因为转递磁力的光子所对应的光线频率，根本就不在可见光范围之内。同时，为了更好地表达磁力的产生，科学家们引入了虚光子的概念，正是带电粒子之间不断地交换虚光子，从而引发了电子能级的跃迁，最终释放出了不同频率的辐射线，从而产生了电磁相互作用力。

为何没有磁金、磁银、磁铜、磁铝呢？

根据前面对组成物质材料性质的分析，铁钴镍是铁磁性物质，容易被外部磁场磁化，而且产生的附加磁场强度很强，所以可以制造出永久性的磁体。而金、银、铜、铝这几样金属，从微观结构上，不具备形成能够与外部磁场环境相同的磁畴微结构，所以很难被同向磁化，也就制作不成吸引相应金属的磁体。

严格意义上来说，金、银、铜、铝也具有磁性的“本能”，只不过恰恰与铁钴镍相反，它们属于抗磁性物质，组成这些物质的原子中，其电子壳层全部由电子“充满”，电子的总磁矩为零。而当受到外部磁场环境影响时，原子中也能够产生一定的电子环流，不过环流产生的磁矩方向，与外界磁场环境相反，而且表现出来的磁化率是一个非常低的数值，仅为-10^(-6)级别，非常得微弱，远远达不到吸住或者排斥相应金属的目的，这也是为何制造不出来磁金、磁银、磁铜、磁铝的原因。

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网友解答：

有关物体磁性的本质，较早的解释，是安培提出的分子电流假说。受奥斯特发现的电流磁场的启发，安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在一种环形电流——分子电流。每一个环形电流就相当于一个小磁针，环形电流的两侧就是两个磁极。

安培所处的时代，人们还不知道物质内部为什么会有分子电流，直到二十世纪初，电子的发现，人们才认识到物质内部的分子电流是由于原子内部电子运动形成的。

有少部分物质，内部的绝大多数的小磁针排列是有规则的，所以，就显示出磁性。在大多数的物质中，内部的小磁针排列是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性。

铁磁性材料就属于那少部分物质，在一定的条件下，可以使其内部的小磁针规则的排列起来，有了磁性而吸引铁质物体。铜和铝就属于上面说的多数物质，虽然内部也存在小磁针，但无论如何也不能将这些小磁针规则排列起来，所以，不会有磁性。

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网友解答：

大家好！我是馍馍！

《论电和磁》的作者麦克斯韦

关于为什么铁可以带磁，而铜或者铝等金属没有带磁的说法的问题？今天我们一起来窥探其中的因果！关于磁的相关经典著作，

我们首先就要追溯1873年的《论电和磁》这本书了